(一) 进入新课,科学探究
1、 实验
在第一节我们知道磁场对电流产生安培力,而电流是自由电荷定向运动形成的。那么,磁场会不会对运动电荷产生作用呢?
给阴极射线管两端接上高压电源,电子从阴极射向阳极,形成电子流。电子流侧射在荧光板上使其发光,显示出电子流的轨迹。
① 未加磁场时,电子流的轨迹是一条直线。
② 把一条形磁铁N极靠近电子流,,电子流向下
偏移;用S极,电子流又向上偏移。
结论:运动电荷在磁场中受到作用力,力的方向跟磁场方向有关。
图1 阴极射线管
2、 洛伦兹力
(1)含义:运动电荷在磁场中受到的力
(2)大小:①洛伦兹力与安培力:当大量电荷定向运动时,每个运动电荷受到的洛伦兹力叠加起来,在宏观上表现为安培力。
②公式的推导:
通电导线与磁场垂直时,导线受到的安培力为
那么导线中运动电荷洛伦兹力又为多少呢? 如图2所示,设有一通电导体垂直置于磁场中, 图2安培力与洛伦兹力
导体中单位体积的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷的速率为v,在时间t内,横截面S上的电荷通过的位移为,通过的体积,则体积V内的电荷数目为:
总电荷量为
电荷定向运动产生的电流为
这就是电流的微观表达式。安培力的公式又可写为
又为N个叠加起来的合力,有
所以